📚 课程目录第3章 k6核心概念

3. k6 核心概念：VU、迭代、指标、阈值与检查

在开始编写复杂的峰值流量回放脚本之前，必须牢固掌握 k6 的五大核心概念。它们是理解 k6 如何模拟用户、如何收集数据、以及如何判定测试是否通过的基础。本章将逐一拆解这些概念，并展示它们在实际回放场景中的协作关系。

3.1 核心概念全景图

下面的 SVG 图展示了 k6 测试执行的核心流程：VU 执行迭代，迭代中运行检查，同时 k6 自动收集指标，最终由阈值判定测试结果是否达标。

3.2 VU（虚拟用户）

VU（Virtual User） 是 k6 中模拟真实用户行为的并发执行单元。每个 VU 独立运行 JavaScript 脚本，拥有自己的内存空间和上下文。

  关键理解：VU 不是线程，也不是进程，而是 k6 使用 Go 协程（goroutine）实现的轻量级并发单元。单台机器可以轻松运行数千甚至数万 VU。

3.2.1 VU 的生命周期

阶段	说明	代码示例
初始化	加载模块、初始化配置，不计入测试时间	`import http from 'k6/http';`
VU 启动	执行 `export default function` 外的代码，每个 VU 执行一次	`const BASE_URL = 'https://api.example.com';`
迭代执行	反复执行 `default` 函数，直到测试结束	`export default function() { ... }`
VU 释放	测试结束后，VU 被回收，资源释放	自动完成

3.2.2 配置 VU 数量

通过 --vus 或 options 中的 vus 字段指定并发 VU 数量：

// 方式一：命令行参数
k6 run --vus 100 script.js

// 方式二：options 配置
export const options = {
  vus: 100,
  duration: '30s',
};

峰值回放提示：在峰值流量回放中，VU 数量应基于生产环境的历史峰值并发数进行设置。建议从 50% 峰值开始，逐步增加到 100% 甚至 120%，以验证系统的弹性边界。

3.3 迭代（Iterations）

迭代是每个 VU 执行一次 export default function 的完整过程。迭代是 k6 中最基本的执行单元。

3.3.1 迭代控制模式

模式	配置方式	适用场景
基于时长	`duration: '30s'`	持续负载测试、稳定性测试
基于迭代次数	`iterations: 1000`	功能验证、基准测试
混合模式	`stages` 分段配置	峰值流量回放、阶梯负载

3.3.2 迭代与 VU 的关系

1 个 VU 可以执行 多次迭代（串行执行）。
多个 VU 同时执行各自的迭代（并行执行）。
总迭代次数 = VU 数量 × 每个 VU 执行的迭代次数。

// 示例：100 个 VU，每个 VU 执行 10 次迭代，总计 1000 次迭代
export const options = {
  vus: 100,
  iterations: 1000,
};

3.4 指标（Metrics）

指标是 k6 自动收集的性能数据点。k6 内置了丰富的指标类型，覆盖请求、时间、速率等多个维度。

3.4.1 内置指标分类

指标类型	指标名称	说明	单位
计数器	`http_reqs`	HTTP 请求总数	次
	`iterations`	迭代完成总数	次
	`data_received`	接收数据总量	字节
速率	`http_req_rate`	每秒 HTTP 请求数	req/s
	`iteration_rate`	每秒迭代完成数	iter/s
	`data_received_rate`	每秒接收数据速率	bytes/s
趋势	`http_req_duration`	HTTP 请求总耗时	ms
	`http_req_waiting`	TTFB（首字节时间）	ms
	`http_req_connecting`	TCP 连接建立时间	ms
比率	`http_req_failed`	HTTP 请求失败率	%

3.4.2 自定义指标

除了内置指标，k6 允许通过 Trend、Counter、Gauge、Rate 创建自定义指标：

import { Trend, Counter } from 'k6/metrics';

const loginDuration = new Trend('login_duration');
const loginSuccess = new Counter('login_success_count');

export default function () {
  const start = Date.now();
  // ... 执行登录操作 ...
  loginDuration.add(Date.now() - start);
  loginSuccess.add(1);
}

3.5 阈值（Thresholds）

阈值是定义在指标上的通过/失败条件。当指标值不满足阈值条件时，k6 会将测试标记为失败，并返回非零退出码。

3.5.1 阈值语法

export const options = {
  thresholds: {
    'http_req_duration': ['p(95)<2000'],  // 95% 的请求耗时小于 2000ms
    'http_req_failed': ['rate<0.01'],       // 失败率小于 1%
    'checks': ['rate>=0.95'],               // 检查通过率不低于 95%
  },
};

3.5.2 常用阈值表达式

表达式	含义	峰值回放典型值
`p(95)<2000`	95 分位耗时小于 2 秒	根据 SLA 调整，通常 1000~3000ms
`p(99)<5000`	99 分位耗时小于 5 秒	长尾请求容忍上限
`avg<1000`	平均耗时小于 1 秒	用户体验基准线
`rate<0.01`	失败率小于 1%	严格场景可设为 0.001
`count>=1000`	请求总数不少于 1000	确保负载量达标

注意：阈值只影响测试结果的判定，不会自动停止测试。如需在阈值触发时中止测试，需配合 abortOnFail 和 delayAbortEval 参数使用。

3.6 检查（Checks）

检查是 k6 中的断言机制，用于验证请求的响应是否符合预期。与阈值不同，检查是逐次执行的，而阈值是对 聚合结果 的判定。

3.6.1 检查的基本用法

import { check } from 'k6';
import http from 'k6/http';

export default function () {
  const res = http.get('https://api.example.com/users');
  
  check(res, {
    '状态码为 200': (r) => r.status === 200,
    '响应时间小于 500ms': (r) => r.timings.duration < 500,
    '返回数据非空': (r) => r.body.length > 0,
  });
}

3.6.2 检查与阈值的区别

维度	检查（Checks）	阈值（Thresholds）
作用粒度	单次请求/操作	整个测试的聚合结果
执行时机	迭代执行过程中	测试结束后计算
失败影响	仅记录，不中断测试	标记测试为失败
典型用途	验证业务逻辑正确性	验证性能 SLA
输出形式	通过/失败次数	通过/失败布尔值

3.7 实战：峰值回放中的概念组合

下面的 SVG 图展示了在峰值流量回放场景中，VU、迭代、检查、指标和阈值如何协同工作：

3.8 本章小结

VU 是并发执行的基本单位，每个 VU 独立运行脚本。
迭代是 VU 执行一次 default 函数的完整过程。
指标由 k6 自动收集，无需手动埋点，涵盖请求、时间、速率等维度。
阈值定义在指标上的通过/失败条件，用于判定测试结果。
检查是逐次执行的断言，用于验证单次请求的正确性。
在峰值流量回放中，这五个概念协同工作：VU 模拟并发用户，迭代执行回放逻辑，检查验证业务正确性，指标记录性能数据，阈值判定是否达到 SLA。